RU2470289C1 - Состав мембраны ионоселективного электрода для определения ионов свинца - Google Patents
Состав мембраны ионоселективного электрода для определения ионов свинца Download PDFInfo
- Publication number
- RU2470289C1 RU2470289C1 RU2011129520/28A RU2011129520A RU2470289C1 RU 2470289 C1 RU2470289 C1 RU 2470289C1 RU 2011129520/28 A RU2011129520/28 A RU 2011129520/28A RU 2011129520 A RU2011129520 A RU 2011129520A RU 2470289 C1 RU2470289 C1 RU 2470289C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- ion
- electrode
- membrane
- dibutyl phthalate
- polyvinyl chloride
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области потенциометрических методов контроля и управления технологическими процессами, в частности к материалам, предназначенным для использования в качестве чувствительного элемента ионоселективных электродов для количественного определения концентрации ионов свинца в водных растворах. Сущность изобретения: состав мембраны ионоселективного электрода для определения ионов свинца содержит в качестве электродноактивного компонента триоксид молибдена МоО3, в качестве пластификатора - дибутилфталат и дополнительно - поливинилхлорид при следующем соотношении компонентов
поливинилхлорид:дибутилфталат:МоО3=0.5÷3.0:0.05÷0.40:2÷40.
Электрод, рабочим элементом которого является данная мембрана, характеризуется достаточной селективностью по отношению к ионам щелочных, щелочноземельных и переходных металлов, коротким временем отклика, а также высокой стабильностью рабочих характеристик. 1 ил., 1 табл.
Description
Изобретение относится к области потенциометрических методов контроля и управления технологическими процессами, в частности к материалам, предназначенным для использования в качестве чувствительного элемента ионоселективных электродов для количественного определения концентрации ионов свинца в водных растворах.
В настоящее время для количественного определения ионов Рb2+в аналитической химии используют комплексонометрический метод анализа (Коростелев П.П. Фотометрический и комплексометрический анализ в металлургии. Справочник. М.: Металлургия. 1984, с.258). Определение Pb2+ проводят по следующей схеме: к слабокислому раствору, содержащему исследуемое вещество, добавляют смесь индикатора ксиленолового оранжевого с KNO3 в соотношении 1:99, а затем сухой уротропин (гексаметилентетрамин) до появления красной окраски раствора. Кислотность раствора должна быть рН=5.6. Титруют свинец (II) раствором комплексона III (трилон Б) до перехода окраски раствора в желтую. Содержание свинца (II) (г/л) определяют по формуле:
где
Т - предварительно установленный по стандартному образцу титр раствора трилона Б;
V - количество комплексона III, пошедшее на титрование, мл;
Vал - аликвота, содержащая исследуемое вещество, мл.
Недостатком известного способа является необходимость точного соблюдения кислотности раствора (рН=5.6), так как только при данном значении кислотности среды происходит взаимодействие свинца (II) с комплексоном III в присутствии индикатора ксиленолового оранжевого. Известный способ является малопригодным для определения ионов свинца в растворах сложного состава, т.к. комплексон III не селективен к ионам свинца (II) в присутствии ионов других переходных металлов в процессе комплексообразования. Кроме того, при использовании индикаторов всегда существуют индикаторные погрешности, связанные с тем, что индикатор не является индифферентным веществом. На его превращение также расходуется титрант - комплексон III. Кроме того, на изменение окраски индикатора оказывают влияние концентрация самого индикатора, присутствие в титруемом растворе различных примесей, температура раствора, природа раствора, природа растворителя. Цвет индикатора изменяется не абсолютно точно в точке эквивалентности, а раньше или позже, что приводит к возникновению ошибки в определении концентрации анализируемого вещества. Кроме того, используемый в качестве индикатора раствор ксиленолового оранжевого необходимо хранить в сосуде из темного стекла в защищенном от света месте не более 15 суток, т.к. при длительном хранении изменяются его свойства.
Известна также мембрана ионоселективного электрода для определения ионов свинца, в состав которой в качестве электродноактивного компонента входят диамиды дипиколиновой (2,6-пиридиндикарбоновой) кислоты, в качестве пластификатора - диоктил себацинат, а в качестве липофильной добавки - хлорированный дикарболлид кобальта (патент RU №2315988, МПК G01N 27/333, 2008 г.) (прототип). Известный электрод имеет высокую механическую и химическую стойкость, а также хорошую селективность к ионам свинца в присутствии других ионов переходных металлов, в частности меди, цинка, кадмия.
Однако известная ионоселективный мембрана сложна в изготовлении, так как для ее производства необходимо предварительно синтезировать исходные вещества (электродноактивный компонент - диамиды дипиколиновой (2,6-пиридинкарбоновой) кислоты, хлорированный дикарболлид кобальта, диоктил себацинат). Кроме того, использование токсичных органических соединений экологически небезопасно. В основе механизма работы ионоселективной мембраны электрода лежат закономерности процесса жидкостной химической экстракции, характеризуемой константой распределения. Скорость данного процесса, определяющая константу распределения, лимитируется диффузией ионов свинца (II) и образованием химического соединения. Этот параметр существенно увеличивает время отклика известного ионоселективного электрода.
Таким образом, перед авторами стояла задача разработать состав мембраны ионоселективного электрода, который бы позволил просто, надежно, с коротким временем отклика, высокой селективностью в присутствии ионов переходных металлов и стабильностью определять концентрацию ионов свинца (II) в растворе.
Поставленная задача решена в предлагаемом составе мембраны ионоселективного электрода для определения ионов свинца, содержащем электродноактивный компонент и пластификатор, который в качестве электродноактивного компонента содержит триоксид молибдена MoO3, в качестве пластификатора - дибутилфталат и дополнительно - поливинилхлорид при следующем соотношении компонентов поливинилхлорид: дибутилфталат: MoO3=0.5÷3.0:0.05÷0.40:2÷40.
В настоящее время из патентной и научно-технической литературы не известна мембрана ионоселективного электрода для определения концентрации ионов свинца (II), в состав которой входят поливинилхлорид, дибутилфталат и триоксид молибдена МоО3 в предлагаемых пределах соотношения.
Предлагаемый состав мембраны ионоселективного электрода позволяет селективно определять концентрацию ионов свинца (II) в интервале 4.5≤рН≤6.7.
Исследования, проведенные авторами, позволили сделать вывод о возможности использования порошка триоксида молибдена квалификации «х.ч.» в качестве электродноактивного компонента для селективного определения концентрации ионов свинца (II). Мембрана чувствительного элемента ионоселективного электрода, выполненная в виде пленки, содержит в составе поливинилхлорид, дибутилфталат и триоксид молибдена MoO3 квалификации «х.ч.» при следующем соотношении компонентов поливинилхлорид: дибутилфталат: МоО3=0.5÷3.0:0.05÷0.40:2÷40, соответственно. Электродноактивную массу, полученную путем смешивания 5%-ного раствора поливинилхлорида в тетрагидрофуране, дибутилфталата и порошка триоксида молибдена квалификации «х.ч.» наносят на токоотвод, например графитовый стержень, а затем сушат при комнатной температуре до полного испарения тетрагидрофурана. Угловой коэффициент свинцовой функции равен , что соответствует теоретическому значению.
В основе работы триоксида молибдена как электродноактивного компонента лежит окислительно-восстановительный механизм, то есть реакция образования твердого раствора внедрения ионов свинца (II) в молибден-оксидную матрицу x/2Pb2++MoO3+xe-↔Pbx/2MoO3.
Кристаллографические особенности триоксида молибдена, его подвижная слоистая структура позволяет легко интеркалировать в его межслоевое пространство различные катионы металлов. В случае использования электродноактивного компонента в виде пленки процесс массопереноса ионов свинца (II) осуществляется значительно быстрее, что сказывается на скорости интеркаляции-деинтеркаляции, описывающих работу мембраны ионоселективного электрода. Экспериментальным путем авторами было установлено соотношение компонентов электродноактивной массы для формирования чувствительного элемента ионоселективного электрода в виде тонкопленочной мембраны. При использовании в качестве пленкообразующего компонента использован поливинилхлорид, а в качестве пластификатора - дибутилфталат. Установлено, что оптимальным является следующее соотношение компонентов: поливинилхлорид: дибутилфталат:MoO3=0.5÷3.0:0.05÷0.40:2÷40. При несоблюдении заявленного соотношения компонентов, то есть при его уменьшении или увеличении, электродные характеристики ионоселективной мембраны значительно отличаются от теоретических , увеличивается время отклика до 5 минут, дрейф потенциала повышается до ±40 мВ в течение месяца.
Работоспособность мембраны ионочувствительного электрода проверяют путем измерения чувствительности его к ионам свинца (II). Для этого определяют ЭДС гальванического элемента типа
с использованием иономера И-130.2М. Рабочие растворы концентрацией 1·10-5-1 М готовят растворением нитрата свинца в воде. Свинцовую функцию электродов изучают в растворах с постоянной ионной силой µ=0.01, чтобы исключить влияние посторонних ионов на его значение.
Для определения коэффициентов потенциометрической селективности использовали метод непрерывных растворов (Окунев М.С., Хитрова Н.В., Корниенко О.И. Оценка селективности ионоселективных электродов // Журн. аналит. химии. 1982. Т. 37. №1. С.5-13). Полученные значения коэффициентов селективности свинцового электрода представлены в таблице.
Коэффициенты селективности (KPb/M) свинцового электрода на основе триоксида молибдена MoO3 | |
Мешающий катион (М) | KPb/M |
Na+ | 10-3 |
K+ | 10-3 |
Mg+ | 10-3 |
Ва2+ | 10-3 |
Mn2+ | 10-3 |
Ni2+ | 10-3 |
Cu2+ | 10-2 |
Предлагаемое техническое решение иллюстрируется следующими примерами.
Пример 1
Мембрану для ионочувствительного электрода изготавливают путем смешения 4 мг порошка триоксида молибдена квалификации «х.ч.» с 2.0 мл 5%-ного раствора поливинилхлорида в тетрагидрофуране и 0.1 мл дибутилфталата с получением соотношения поливинилхлорид: дибутилфталат: MoO3=2.0:0.1:4.0; последующего нанесения полученной массы на графитовый стержень диаметром 3 мм и длиной 60 мм и сушкой при комнатной температуре в течение 5 часов до полного испарения тетрагидрофурана. На фиг.1 представлена зависимость потенциала ионочувствительного электрода с мембраной предложенного состава от концентрации ионов свинца (II). Потенциал электрода определяют при постоянной силе µ=0.01. В интервале 4.5≤рН≤6.7 угловой коэффициент свинцовой функции ионоселективного электрода с предлагаемой мембраной равен и практически совпадает с теоретическим значением .
Пример 2
Мембрану для ионочувствительного электрода изготавливали путем смешения 2 мг порошка триоксида молибдена квалификации "х.ч." с 0.5 мл 5%-ного раствора поливинилхлорида в тетрагидрофуране и 0.05 мл дибутилфталата с получением соотношения поливинилхлорид: дибутилфталат: MoO3=0.5:0.05:2.0; последующего нанесения полученной массы на графитовый стержень диаметром 5 мм и длиной 70 мм и сушкой при комнатной температуре в течение 5 часов до полного испарения тетрагидрофурана. В интервале 4.5≤рН≤6.7 угловой коэффициент свинцовой функции ионоселективного электрода с предлагаемой мембраной равен .
Пример 3
Мембрану для ионочувствительного электрода изготавливали путем смешения 20 мг порошка триоксида молибдена квалификации "х.ч." с 2.5 мл 5%-ного раствора поливинилхлорида в тетрагидрофуране и 0.4 мл дибутилфталата с получением соотношения поливинилхлорид: дибутилфталат: МоО3=2.5:0.4:20; последующего нанесения полученной массы на графитовый стержень диаметром 5 мм и длиной 70 мм и сушкой при комнатной температуре в течение 5 часов до полного испарения тетрагидрофурана. В интервале 4.5≤рН≤6.7 угловой коэффициент свинцовой функции ионоселективного электрода с предлагаемой мембраной равен .
Пример 4
Мембрану для ионочувствительного электрода изготавливали путем смешения 8 мг порошка триоксида молибдена квалификации "х.ч." с 2.0 мл 5%-ного раствора поливинилхлорида в тетрагидрофуране и 0.05 мл дибутилфталата с получением соотношения поливинилхлорид: дибутилфталат: МоО3=2.0:0.05:8.0; последующего нанесения полученной массы на графитовый стержень и сушкой при комнатной температуре в течение 5 часов до полного испарения тетрагидрофурана. В интервале 4.5≤рН≤6.7 угловой коэффициент свинцовой функции ионоселективного электрода с предлагаемой мембраной равен .
Пример 5
Мембрану для ионочувствительного электрода изготавливали путем смешения 40 мг порошка триоксида молибдена квалификации "х.ч." с 3.0 мл 5%-ного раствора поливинилхлорида в тетрагидрофуране и 0.1 мл дибутилфталата с получением соотношения поливинилхлорид: дибутилфталат:МоО3=3.0:0.1:40; последующего нанесения полученной массы на графитовый стержень диаметром 3 мм и длиной 60 мм и сушкой при комнатной температуре в течение 5 часов до полного испарения тетрагидрофурана. В интервале 4.5≤рН≤6.7 угловой коэффициент свинцовой функции ионоселективного электрода с предлагаемой мембраной равен .
Таким образом, авторами предложен состав мембраны ионоселективного электрода для определения ионов свинца. Электрод, рабочим элементом которого является данная мембрана, характеризуется достаточной селективностью по отношению к ионам щелочных, щелочноземельных и переходных металлов, коротким временем отклика (время отклика равно 10 с), а также высокой стабильностью рабочих характеристик (дрейф потенциала электрода в течение месяца составляет ±5 мВ).
Claims (1)
- Состав мембраны ионоселективного электрода для определения ионов свинца, содержащий электродноактивный компонент и пластификатор, отличающийся тем, что в качестве электродноактивного компонента он содержит триоксид молибдена МоО3, в качестве пластификатора - дибутилфталат и дополнительно - поливинилхлорид при следующем соотношении компонентов поливинилхлорид:дибутилфталат:МоO3=0,5÷3,0:0,05÷0,40:2÷40.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011129520/28A RU2470289C1 (ru) | 2011-07-15 | 2011-07-15 | Состав мембраны ионоселективного электрода для определения ионов свинца |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011129520/28A RU2470289C1 (ru) | 2011-07-15 | 2011-07-15 | Состав мембраны ионоселективного электрода для определения ионов свинца |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2470289C1 true RU2470289C1 (ru) | 2012-12-20 |
Family
ID=49256612
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2011129520/28A RU2470289C1 (ru) | 2011-07-15 | 2011-07-15 | Состав мембраны ионоселективного электрода для определения ионов свинца |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2470289C1 (ru) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2612358C2 (ru) * | 2015-08-11 | 2017-03-07 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" | Полупроводниковый сенсорный элемент для определения ионов свинца в водных растворах и способ его изготовления |
RU2633939C1 (ru) * | 2016-05-30 | 2017-10-19 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "ДАГЕСТАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ" | Мембрана свинецселективного электрода и способ ее получения |
RU2732249C1 (ru) * | 2020-04-09 | 2020-09-14 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии твердого тела Уральского отделения Российской академии наук | Ионоселективный материал для определения ионов калия |
RU2762370C1 (ru) * | 2021-04-23 | 2021-12-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова Российской академии наук (ИОНХ РАН) | Состав мембраны ионоселективного электрода для определения ионов свинца |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU676918A1 (ru) * | 1976-03-01 | 1979-07-30 | Предприятие П/Я М-5534 | Состав мембраны ионоселективного электрода дл определени ионов свинца |
SU1254363A1 (ru) * | 1985-04-18 | 1986-08-30 | Ордена Ленина И Ордена Октябрьской Революции Институт Геохимии И Аналитической Химии Им.В.И.Вернадского | Мембрана ионоселективного электрода дл потенциометрического определени свинца |
SU1497554A1 (ru) * | 1987-12-04 | 1989-07-30 | Ленинградский государственный университет | Состав мембраны халькогенидного стекл нного электрода дл определени ионов свинца |
RU93045343A (ru) * | 1993-09-29 | 1995-12-27 | Малое внедренческое предприятие "Ионикс" | Мембрана свинец-селективного электрода |
RU2315988C1 (ru) * | 2006-06-28 | 2008-01-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Сенсорные Системы" (ООО "Сенсорные Системы") | Состав мембраны ионоселективного электрода для определения ионов свинца |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2054666C1 (ru) * | 1993-09-23 | 1996-02-20 | Малое внедренческое предприятие "Ионикс" | Мембрана свинецселективного электрода |
-
2011
- 2011-07-15 RU RU2011129520/28A patent/RU2470289C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU676918A1 (ru) * | 1976-03-01 | 1979-07-30 | Предприятие П/Я М-5534 | Состав мембраны ионоселективного электрода дл определени ионов свинца |
SU1254363A1 (ru) * | 1985-04-18 | 1986-08-30 | Ордена Ленина И Ордена Октябрьской Революции Институт Геохимии И Аналитической Химии Им.В.И.Вернадского | Мембрана ионоселективного электрода дл потенциометрического определени свинца |
SU1497554A1 (ru) * | 1987-12-04 | 1989-07-30 | Ленинградский государственный университет | Состав мембраны халькогенидного стекл нного электрода дл определени ионов свинца |
RU93045343A (ru) * | 1993-09-29 | 1995-12-27 | Малое внедренческое предприятие "Ионикс" | Мембрана свинец-селективного электрода |
RU2315988C1 (ru) * | 2006-06-28 | 2008-01-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Сенсорные Системы" (ООО "Сенсорные Системы") | Состав мембраны ионоселективного электрода для определения ионов свинца |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2612358C2 (ru) * | 2015-08-11 | 2017-03-07 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" | Полупроводниковый сенсорный элемент для определения ионов свинца в водных растворах и способ его изготовления |
RU2633939C1 (ru) * | 2016-05-30 | 2017-10-19 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "ДАГЕСТАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ" | Мембрана свинецселективного электрода и способ ее получения |
RU2732249C1 (ru) * | 2020-04-09 | 2020-09-14 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии твердого тела Уральского отделения Российской академии наук | Ионоселективный материал для определения ионов калия |
RU2762370C1 (ru) * | 2021-04-23 | 2021-12-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова Российской академии наук (ИОНХ РАН) | Состав мембраны ионоселективного электрода для определения ионов свинца |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Zamani et al. | Determination of terbium (III) ions in phosphate rock samples by a Tb3+–PVC membrane sensor based on N, N-Dimethyl-N′, N ″-bis (4-methoxyphenyl) phosphoramidate | |
Kopylovich et al. | Poly (vinyl) chloride membrane copper-selective electrode based on 1-phenyl-2-(2-hydroxyphenylhydrazo) butane-1, 3-dione | |
Ganjali et al. | Lanthanide recognition: A Ho3+ potentiometric membrane sensor | |
Lu et al. | A mercury ion-selective electrode based on a calixarene derivative containing the thiazole azo group | |
Mashhadizadeh et al. | New Schiff base modified carbon paste and coated wire PVC membrane electrode for silver ion | |
Mahajan et al. | Mercury (II) ion-selective electrodes based on p-tert-butyl calix [4] crowns with imine units | |
RU2470289C1 (ru) | Состав мембраны ионоселективного электрода для определения ионов свинца | |
Ensafi et al. | Highly selective potentiometric membrane sensor for Hg (II) based on bis (benzoyl acetone) diethylene triamine | |
Ziyatovna et al. | Optimization of amperometric conditions for the determination of molybdenum ions in anthropogenic objects | |
Amini et al. | Bis (2-mercaptobenzoxazolato) mercury (II) and bis (2-pyridinethiolato) mercury (II) complexes as carriers for thiocyanate selective electrodes | |
Shamsipur et al. | A PVC‐based dibenzodiaza‐15‐crown‐4 membrane potentiometric sensor for Ni (II) | |
CN103383372B (zh) | 以聚磺化氨基蒽醌为载体的铅离子敏感膜及铅离子选择电极 | |
Ali et al. | A lutetium pvc membrane sensor based on (2-oxo-1, 2-diphenylethylidene)-n-phenylhydrazinecarbothioamide | |
Ensafi et al. | Sensitive cadmium potentiometric sensor based on 4-hydroxy salophen as a fast tool for water samples analysis | |
Bagheri et al. | Hg2+‐Selective Membrane Potentiometric Sensor Based on a Recently Synthesized Mercapto Compound | |
Aglan et al. | Novel coated wire potentiometric sensor for selective determination of Mn (II) ions in various authentic samples | |
Hassan et al. | Mercury (II) ion-selective polymeric membrane sensors for analysis of mercury in hazardous wastes | |
Esmaelpourfarkhani et al. | Construction of a new aluminum (III) cation selective electrode based on 12-crown-4 as an ionophore | |
Cano et al. | A TTF–TCNQ Electrode as a Voltammetric Analogue of an Ion‐Selective Electrode | |
Yan et al. | A heterocycle functionalized p-tert-butylcalix [4] arene as a neutral carrier for silver (I) ion-selective electrode | |
Abu-Shawish et al. | A comparative study of chromium (III) ion-selective electrodes based on N, N-bis (salicylidene)-o-phenylenediaminatechromium (III) | |
Ardakani et al. | Silver (I)-selective coated-wire electrode based on an octahydroxycalix [4] arene derivative | |
Farrell et al. | Photocured polymers in ion-selective electrode membranes Part 6: Photopolymerized lithium sensitive ion-selective electrodes for flow injection potentiometry | |
Matharu et al. | A novel method for the determination of individual lanthanides using an inexpensive conductometric technique | |
Karimian et al. | Construction of a New Lutetium (III) PVC-Membrane Electrochemical Sensor Based on 4'-carboxybenzo-18-crown-6 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20150716 |